Diseo de un canal en huarica

mecanica de fluidos ii

Contenido1introduccion22Objetivos22.1Objetivo general22.2Objetivo especifico23Diseo de canales33.1Generalidades33.1.1canales33.1.2Caractersticas del canal34Consideraciones para el diseo de canal44.1.1Clima64.1.2Alcances74.1.3Limitaciones74.1.4Trabajo en campo74.1.5Trabajo en gabinete7

1 introduccion Para el diseo de los canales, es necesaria la planificacin, as como tambin cuantificar el costo de acuerdo a la magnitud y circunstancias del diseo, el que es variable debido al caudal, tipo de suelo sobre el que se va a proyectar el canal entre otros que necesariamente debemos de tomar importancia. En el siguiente trabajo se aborda el informe detallada de lo realizado por el presente grupo para el levantamiento topogrfico, ya que para el diseo de cualquier tipo de obra civil es necesario contar con la idealizacin del terreno para, y ms como lo es para el caso de disear un canal y contar con todas las caractersticas propias del terreno. Es necesario recabar esta informacin para que usemos la teora de diseo de canal considerando la mxima eficiencia hidrulica, donde la seccin diseada deja fluir el mximo caudal con una misma rea hidrulica, pendiente, calidad de paredes (revestimiento), as como tambin la teora de la seccin de mnima infiltracin donde la seccin diseada permite obtener la menor prdida posible de agua por filtracin. Por ello como ya se mencion tener estos datos y manejarlos desde algn programa aplicativo en el computador nos facilitara enormemente el trabajo y as podremos realizar un mejor anlisis del canal que queramos obtener.2 Objetivos2.1 Objetivo general El objetivo principal de este trabajo es aprender a disear un canal utilizando los diferentes conceptos que se ha aprendido en la teora.2.2 Objetivo especifico Aprender a disear canales de mxima eficiencia hidrulica y mnima infiltracin. Analizar el flujo crtico. Estudiar el resalto hidrulico y sus caractersticas3 Diseo de canales3.1 Generalidades3.1.1 canalesEn ingeniera se denomina canal a una construccin destinada al transporte de fluidos generalmente utilizada para agua y que, a diferencia de las tuberas, es abierta a la atmsfera. Tambin se utilizan como vas artificiales de navegacin. La descripcin del comportamiento hidrulico de los canales es una parte fundamental de la hidrulica y su diseo pertenece al campo de la ingeniera hidrulica, una de las especialidades de la ingeniera civil.3.1.2 Caractersticas del canalTodo canal rene dos caractersticas: Caractersticas geomtricas y Caractersticas hidrulicasA continuacin se ilustran cada una de ellas.3.1.2.1 Caractersticas geomtricas b=borde interiorB=base interior del canal (solera)B=base superior del canalb=borde exteriorh=profundidad del canal=ngulo del talud del canalA=seccin transversal del canal (puede ser rectangular, circular, trapecial o triangular)

3.1.2.2 Caractersticas hidrulicasQ=caudal del aguaV=velocidad del aguaA=rea de la seccin transversal de la masa de agua que conduce el canal (m2). Su forma depende de la seccin transversal del canal.S=pendiente o inclinacin del fondo del canal se expresa en tanto por ciento o tanto por milD=tirante de agua o profundidadR=radio hidrulico. R=A/PP=permetro mojado, es la suma de los dos taludes y la base interior que estn en contacto con el agua.n=coeficiente de rugosidad. Su valor depende del material que est hecho el canal (tierra, concreto, piedra)

4 Consideraciones para el diseo de canal1. UBICACIN DEL PROYECTO1.1. UBICACIN GEOGRFICA Y POLTICA DEL PROYECTO1.1.1. Ubicacin geogrfica del proyecto.Huarisca se ubica a 56.00 Km. Al Sur-Este de la ciudad de Huancayo, perteneciendo al Departamento de Junin, Provincia de Chupaca, a una altitud de 3300 m.s.n.m..1.1.2. Ubicacin poltica del rea del proyectoLocalidad:HUARISCADistrito:HUARISCAProvincia:CHUPACADepartamento:JUNINRegin:JUNIN

1.2. CONDICIONES CLIMATOLGICAS Y DE SUELOEl centro poblado de Huarisca tiene una temperatura que vara de acuerdo a las estaciones del ao y de acuerdo a los pisos altitudinales. De Mayo a Noviembre es la estacin seca, y de Diciembre a Marzo es el perodo de precipitaciones. Tiene un clima templado fro con una temperatura media anual superior a 15 C.

1.3. ALTITUD DEL REA DEL TERRENOEl Distrito de Huarisca, como zona urbana y de concentracin de la poblacin citadina se encuentra ubicado a una altitud de 3295 m.s.n.m.

1.4. VAS DE ACCESOHuarisca se vincula con la provincia de Chupaca a travs de la carretera Huancayo Chupaca Angasmayo. Las vas internas articulan al centro poblado de Huarisca con sus anexos, mayormente a travs de trochas que conforman un precario sistema vial interno. Sin embargo su falta de tratamiento no permite una estructuracin adecuada as como una jerarquizacin definida y la optima direccionalidad de los flujos.

FisiografaEl relieve de la zona en la cual trabajamos present pendientes casi uniformes, existiendo ya un canal el cual lo usan para el regado que se caracteriza por la presencia de grass, cultivos de choclo, zanahoria, etc.Desde el rea en que trabajamos se puede observar que tenemos presencia de un manantial de regular tamao que sirve para la obtencin de agua y distribuirla hacia las zonas ms bajas para el riego de sus cultivos. Y que el diseo de este canal para revestirlo mejorara enormemente la produccin de la zona. La flora existente en el terreno es tpica de la zona andina con grass, cultivos de choclo o maz, zanahoria, etc.4.1.1 ClimaEl tiempo en el da de trabajo estuvo soleado por la maana y nublado por el medio da y nuevamente soleado por la tarde, menos mal que se despej el sol a eso de las 2 pm y ello facilit el desarrollo pleno de nuestro trabajo.4.1.2 AlcancesAntes de realizar el trabajo se debe realizar un estudio del lugar que es el proceso preliminar de acopio de datos y reconocimiento de campo este mismo se debe dehacer con la finalidad de seleccionar el terreno que rena las condiciones ptimas para el posterior trabajo. En esta etapa elaboramos un croquis, efectuamos tambin los reconocimientos preliminares para luego poder reconocer minuciosamente en campo cada detalle que nos podra obstaculizar o facilitar el trabajo y luego se elige el mejor lugar.Los instrumentos usados para la realizacin del trabajo como la estacin total, prismas, wincha, estacas se encontraban en buenas condiciones que nos ayuden a obtener una buena precisin, esto se refleja en el momento de subir los datos al AutoCAD4.1.3 LimitacionesPara llegar al lugar es necesario ir con el equipamiento necesario debido a la magnitud de distancia que se tiene que recorrer para llegar. Adems de que durante el camino en toda su magnitud encontraremos dificultades relativamente pequeos que hacen mayor el trabajo4.1.4 Trabajo en campo

1 Realizar un estudio del lugar que es el proceso preliminar de acopio de datos y reconocimiento de campo, este mismo se debe de hacer con la finalidad de seleccionar el terreno que rena las condiciones ptimas para el posterior trabajo. Estos datos los obtenemos con la ayuda del google earth y as no perder el tiempo en la ubicacin del lugar de trabajo.2 Designar las actividades que cada integrante deber desempear para realizar un eficiente desarrollo3 Proceder con el levantamiento topogrfico tratando de caracterizar lo mejor posible el rea en diseo, debemos tener en cuenta que estos datos son el punto para nuestro diseo de canal4.1.5 Trabajo en gabinetePaso N1Procesar estos datos en el AutoCAD Civil 3d para idealizar el terreno y poder configurarlo de nuestras ideas de la mejor manera. Luego trazar nuestras curvas de nivel, perfiles longitudinales, rasante y algunas secciones a lo largo del canal.Paso N2Para el diseo de la estructura hidrulica debemos de tener en cuenta los datos del tipo de suelo caudal para as hacer un diseo adecuado y consistente de acuerdo con la teora aprendida.4.1.5.1 Caudal QEs el principal dato para empezar el diseo, podemos calcularlo en mdulo de riego(1 l.p.s /Ha), la superficie que se va a regar en has. Para nuestro canal tenemos un caudal de 0.3m3/s.4.1.5.2 Pendiente SLo conveniente es usar una pendiente pequea con tal de no perder mucha energa ya que mientras ms pendiente tendremos mayor velocidad y eso llevara a un flujo turbulento lo cual generara mucha perdida de energa

En nuestro caso usaremos tres pendientes distintasPendiente en el primer tramo S=0.005Pendiente en el segundo tramo S= 0.0002Pendiente en el primer tramo S=0.00064.1.5.3 Talud ZDepende del tipo de suelo, y profundidad del canal en este caso tenemos un suelo limo arcilloso, para un canal revestido de concreto maximizado corresponde un talud de z =1.004.1.5.4 Coeficiente de rugosidadSegn Manning para un canal revestido de concreto es de:COEFICIENTE DE RUGOSIDADn

CONCRETO0.015

MAMPOSTERIA0.020

TIERRA(Recto y uniforme, limpio)0.018

TIERRA(Recto y uniforme, con poca hierva)0.027

TIERRA(Sinuoso, limpio)0.025

TIERRA (Sinuoso, con poca hierva)0.030

Para el diseo de nuestro canal utilizaremos n = 0.0154.1.5.5 Ancho del canal (solera)Mediante el siguiente cuadro podemos calcularlaCAUDAL (m3/s)SOLERA b (m)

Menor de 0.10.3

Entre 0.1 a 0.20.5

Entre 0.2 a 0.40.75

Mayor a 0.41

4.1.5.6 Velocidad mxime permisibleEn el caso de canales revestidos, la velocidad mnima vara entre los valore de 0.6-0.9 m/s.4.1.5.7 Borde libreEl borde libre de acuerdo al ancho de solera lo obtenemos de acuerdo a la siguiente tabla.ANCHO DE SOLERA (m)BORDE LIBRE (m)

Hasta 0.8m0.4

0.8 - 1.5m0.5

1.5 - 3.0m0.6

3.0 20.0m1.0

4.1.5.8 Radios mnimos en canalesEn el diseo de canales, el cambio brusco de direccin se sustituye por una curva cuyo radio no debe ser muy grande, y debe escogerse un radio mnimo, dado que al trazar curvas con radios mayores al mnimo no significa ningn ahorro de energa, es decir la curva no ser hidrulicamente ms eficiente, en cambio s ser ms costoso al darle una mayor longitud o mayor desarrollo.

FLUJO CRITICO TRAMO 1

CAUDAL MAXIMO TRAMO 1

FLUJO CRITICO TRAMO 2

CAUDAL MAXIMO TRAMO 2

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